1. Регуляция активности
2. Регуляция экспрессии и расщепления молекул
3. Список использованной литературы

P.S. Пациентка У. К. заметила кровь в каловых массах и обратилась к врачу. Была обнаружена злокачественная опухоль в прямой кишке. Пациентку направили в университетскую клинику, где опухоль удалили. По результатам исследования опухолевой ткани была выявлена причина опухоли.

В ее клетках произошли изменения (мутация) гена, продукт экспрессии которого играет ключевую роль при регуляции деления клетки (связывающий ГТФ белок ras). Мутация гена привела к повышенной активности белка, что в свою очередь способствовало ускоренному размножению аномальных клеток. Мутировавшие гены, способные вызывать рост злокачественных опухолей, называются онкогенами.

а) Регуляция активности. Передача сигнала между клетками обеспечивает приспособительную реакцию эффекторных молекул к соответствующим условиям окружающей среды и потребностям организма. При этом одним из важнейших механизмов является фосфорилирование.

1. Регуляция и управление. Функции клетки должны постоянно приспосабливаться к потребностям самой клетки или всего организма. Посредством нервной системы и гормонов соответствующая клетка передает соседней клетке сигнал, который может изменить мембранный потенциал, а также присоединить нейромедиатор, гормон или другое вещество, принимающее участие в передаче сигнала, к рецептору.

В результате происходит передача сигнальных каскадов, которые впоследствии оказывают влияние на деятельность соответствующих молекулярных эффекторов (например, ферментов, ионных каналов).

2. Регуляция посредством фосфорилирования. Активность эффекторных молекул может увеличиваться за счет химических изменений. К важнейшим механизмам регуляции эффекторных молекул относится фосфорилирование белков с помощью киназ, передающих фосфат АТФ другому белку. Соединение с отрицательно заряженным фосфатом может способствовать конформационному изменению белка с последующим изменением активности.

В процессе образования фосфатазы фосфат снова отщепляется от белка, что приводит к блокаде действия киназы.

3. Киназные каскады. Активность киназ тоже может регулироваться путем фосфорилирования. Киназные каскады приводят к возникновению эффекта снежного кома и в результате к увеличению количества сигналов. Примерами могут служить каскад фосфоинозитол-3-киназы, или IP₃-киназы, и МАР-киназный каскад (от англ. mitogen activated protein).

б) Регуляция экспрессии и расщепления молекул. Синтез эффекторных и сигнальных молекул регулируется факторами транскрипции.

1. Факторы транскрипции. Передача сигнала может осуществлять повышенный или ослабленный синтез (экспрессию) эффекторных молекул в клеточном ядре. Регуляция экспрессии совершается в том числе с помощью факторов транскрипции. При активации они проникают в клеточное ядро и соединяются с определенными участками ДНК. Таким образом происходит регуляция синтеза соответствующих мРНК и синтеза соответствующих белков.

2. Регуляция факторов транскрипции. Факторы транскрипции могут активироваться посредством фосфорилирования или дефосфорилирования. Экспрессия факторов транскрипции также регулируется.

3. β-катенин. Киназа гликогенсинтазы 3β фосфорилирует β-катенин и так осуществляет его инактивацию. Торможение киназы гликогенсинтазы 3β инсулином (путем ФИ-3-киназы) способствует усиленному образованию активного β-катенина, который, являясь фактором передачи (транскрипции), стимулирует экспрессию большого количества генов, необходимых для митоза. Таким образом инсулин способствует делению клетки, в том числе посредством повышенного образования β-катенина.

4. Регуляция с помощью гормональных рецепторов цитозоля. Некоторые гормоны соединяются с внутриклеточными рецепторами. Гормональный рецептор тоже проникает в клеточное ядро и регулирует экспрессию гормонозависимых генов.

5. Регуляция посредством расщепления. Функция новообразования и расщепления заключается в определении количества эффекторных молекул. Оно регулируется не только с помощью изменения экспрессии, но и с помощью изменения процесса расщепления. Расщепление белка осуществляется в результате присоединения убиквитина (убиквитинирования). Стимуляция соответствующей убиквитинлигазы способствует расщеплению эффекторной молекулы.

в) Коротко. Регуляция активности и экспрессии эффекторных молекул. Приспособительная реакция клеток осуществляется посредством регуляции функций и экспрессии эффекторных молекул. Деятельность молекул регулируется процессом фосфорилирования/ дефосфорилирования. Экспрессия находится под контролем факторов транскрипции. Расщепление регулируется убиквитинированием.

- Рекомендуем ознакомиться далее "Рецепторы и гетеротримерные G-белки клетки - с точки зрения физиологии человека"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 1.7.2024